淺析工程測量新技術的應用與發展

【摘要】：工程測量技術的服務領域主要包括水利、交通、建筑等行業。隨著經濟和社會的進步，現代的數字化技術、全球定位技術（GPS）、地理信息技術（GIS）、遙感技術（RS）等各種新技術在工程測量中得以應用和研究。

【關鍵詞】：工程測量；新技術；開發；設計

1.引言

在測繪界，人們把工程建設中的所有測繪工作統稱為工程測量。實際上它包括在工程建設勘測、設計、施工和管理階段所進行的各種測量工作。它是直接為各項建設項目的勘測、設計、施工、安裝、竣工、監測以及營運管理等一系列工程工序服務的。可以這樣說，沒有測量工作為工程建設提供數據和圖紙，并及時與之配合和進行指揮，任何工程建設都無法進展和完成。

2.工程測量的特性

2.1時效性

普通工程測量一般沒有明顯的時間效應，但是某些工程測量確屬例外。例如基坑監測通常是配合降水和開挖過程，有鮮明的時間性。測量結果是動態變化的，一天以前（甚至幾小時以前）的測量結果都會失去直接的意義，因此深基坑施工中監測需隨時進行，通常是1次/天，在測量對象變化快的關鍵時期，可能每天需進行數次。 基坑監測的時效性要求對應的方法和設備具有采集數據快、全天候工作的能力，甚至適應夜晚或大霧天氣等嚴酷的環境條件。

2.2高精度

普通工程測量中誤差限值通常在數毫米，例如60m以下建筑物在測站上測定的高差中誤差限值為2.5mm，而像基坑測量等精度要求高的測量則需要高精密儀器進行測量。正常情況下基坑施工中的環境變形速率可能在0.1mm/d以下，要測到這樣的變形精度，普通測量方法和儀器部不能勝任，因此基坑施工中的測量通常采用一些特殊的高精度儀器。

2.3等精度

有些工程測量需要的是變化速率或者變化趨勢（有時要求實時監測），而對于測量的值卻沒有多大的要求。例如，普通測量要求將建筑物在地面定位，這是一個絕對量坐標及高程的測量，而在基坑邊壁變形測量中，只要求測定邊壁相對于原來基準位置的位移即可，而邊壁原來的位置（坐標及高程）可能完全不需要知道。

3.工程測量中新技術

3.1 工程測量中的地圖數字化技術

大比例尺地形圖和工程圖的測繪是傳統工程測量的重要內容，常規的成圖方法野外工作量大，作業艱苦，作業程序復雜，同時還有繁瑣的內業數據處理和繪圖工作，成圖周期長，產品單一，難以適應社會飛速發展的需要。而數字化成圖技術具有精度高、勞動強度小、更新方便、便于保存管理及應用、易于發布等特點。目前，數字化成圖技術有內外業一體化和電子平板兩種模式。內外業一體化是一種外業數據采集方法，主要設備是全站儀、電子手簿等，其特點是精度高、內外業分工明確、便于人員分配，從而具有較高的成圖效率。

地圖數字化技術對原有地圖進行數字化處理，在建庫工作中占據了相當大的工作量，各工程測繪部門都投入相當大的人力和財力。對于已有紙制地圖，若其現勢性、精度和比例尺能滿足要求，就可以利用數字化儀將其輸入計算機，經編輯、修補后生成相應的數字地圖。當前有手扶跟蹤數字化和掃描矢量化兩大類儀器，針對大比例尺地形圖，大多數掃描矢量化軟件能自動提取多邊形信息，高效、便捷、保真的對地圖進行數字化處理。

3.2工程測量中RTK技術

GPS是美國從20世紀70年代開始研制，歷時20年，于1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實施三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。GPS接收機的改進，廣域差分技術、載波相位差分技術的發展，加之美國SA技術的解除，使得GPS技術在導航、運載工具實時監控、城市規劃、工程測量等領域有了更為廣泛的應用。

RTK（Real Time Kinematics，實時動態）技術是在GPS基礎上發展起來的、能夠實時提供流動站在指定坐標系中的三維定位結果，并在一定范圍內達到厘米級精度的一種新的GPS定位測量方式，是GPS應用的重大里程碑。RTK測量是將l臺GPS接收機安裝在已知點上對GPS衛星進行觀測，將采集的載波相位觀測量調制到基準站電臺的載波上，再通過基準站電臺發射出去；流動站在對GPS衛星進行觀測并采集載波相位觀測量的同時，也接收由基準站電臺發射的信號，經解調得到基準站的載波相位觀測量；流動站的GPS接收機再利用0TF（運動中求解整周模糊度）技術由基準站的載波相位觀測量和流動站的載波相位觀測量來求解整周模糊度，最后求出厘米級精度流動站的位置。

3.3工程測量中的地理信息（GIS）技術

GIS是集計算機科學、空間信息科學、測繪遙感科學、環境科學和管理科學等學科為一體的新興學科。已成為多學科集成并應用于各領域的基礎平臺和地學空間信息顯示的基本手段與工具。其技術優勢不僅在于它的集地理數據采集存儲、管理、分析、三維可視化顯示與成果輸出于一體的數據流程，還在于它的空間提示、預測預報和輔助決策功能。目前，GIS不僅發展成為一門較為成熟的技術科學，而且已經成為一門新興的產業，在測繪、地質礦產、農林水利、氣象海洋、環境監測、城市規劃土地管理、區域開發與國防建設等領域發揮越來越重要的作用。采用GIS、數據庫、內外一體化測圖、掃描矢量化及全數字攝影測量等技術，為專業信息系統提供及時、準確、標準化、數字化的基礎空間信息，以建立各類專業信息系統，從而實現管理的科學化、標準化、信息化。

3.4工程測量中的數字攝影

測量技術數字攝影測量是基于數字影像與攝影測量的基本原理，應用計算機技術、數字影像處理、影像匹配、模式識別等多學科的理論與方法。航空攝影測量是大面積、大比例尺地形測圖、地籍測量的重要手段與方法，可以提供數字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖產品。全數字攝影工作站的出現，加上GPS技術在攝影測量中的應用，使得攝影測量向自動化、數字化方向邁進。隨著全數字攝影測量系統的應用，攝影測量產品已經從影像圖等向4D產品轉化，為建立各類專業的信息系統和基礎地理信息平臺提供了可靠的數據保證。

3.5工程測量中的遙感（RS）技術

遙感（RS）技術由于大面積的同步觀測、時效性、數據的綜合性和可比性及經濟性等優勢，得到快速的普及，多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛星將成為對地觀測獲取基礎地理信息的重要手段。各種中小比例尺地形圖都可以利用遙感影像來獲取，為應用于工程測量領域的城市基本地形圖、地籍圖以及各種大、中、小比例地形圖的快速更新提供了十分便利的方法和手段。

3.6工程測量中的3S集成技術

3S（GPS、GIS、RS）技術的結合，取長補短，是一個自然的發展趨勢，三者之間的相互作用行成了“一個大腦，兩只眼睛”的框架，即GPS與RS為GIS提供區域信息及空間定位信息，而GIS進行相應的空間分析以便從GPS和RS提供的海量數據中提取有用的信息并進行綜合集成，使之成為科學的決策依據。諸如三峽工程、南水北調工程、西氣東輸、青藏鐵路等工程，其施工范圍大、物流量大、施工周期長等，而3S技術為該類大型工程提供了最有效的數據及信息采集、分析處理、表達決策的工具。

4.結語

伴隨著測繪新技術的不斷進步，現代工程測量必將朝著測量內外作業一體化、數據獲取及處理自動化、測量過程控制和系統行為智能化、測量成果和產品數字化、測量信息管理可視化、信息共享和傳播網絡化的趨勢發展。

參考文獻：

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[4]洪立波等.工程測量技術領域的幾個重要發展方向.測繪通報.2008